李鸿扬， 温旭辉， 王又珑

(1. 中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室，中国科学院电工研究所， 北京 100190;2. 中国科学院大学， 北京 100049)

1 引言

用于下一代全电船舶或飞行器的新型混合电力系统提供了将推进系统和机载服务电力系统相结合的通用电气平台，其结构如图1所示，通常包括以下模块：发电模块(燃气轮机-发电机及PWM整流器)，储能模块(锂电池)，电推进模块和其他负载。

图1 系统结构图

传统燃气轮机发电系统多用于分布式发电或舰载电力系统，采用交流并网或不控整流斩波升压直流并网结构，具有负载变化慢、燃气轮机转速波动小等特点[1-5]。本文所研究的基于分轴微型燃气轮机发电的混合动力系统中，燃气轮机作为系统主要功率源，PWM整流器工作在恒压控制模式，为直流母线提供恒定电压。燃气轮机发电系统需要适应电推进模块大范围的功率变化，其转速波动范围更宽。需要建模分析动态过程和燃气轮机发电的暂态特性。

目前国内外燃气轮机线性化模型的研究集中在单轴燃气轮机上，此类燃机的旋转质量连接在高压涡轮上，如Rowen模型、IEEE模型及GAST模型等[4,5]。与此类燃气轮机相比，分轴燃气轮机的压缩机与动力涡轮连接在不同的轴上，能够以与动力涡轮不同的速度旋转，从而实现更优的压缩机特性，获得更好的整体性能，经常用于在部分负荷运行时以获得更好的经济性[4]。

文献[2]研究了微型分轴燃气轮机的建模控制方法，分析了微型燃气轮机的热力学特性，但该方法不能描述分轴燃气轮机发电系统的机械特性及电气特性。……